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疊片與卷繞的工藝差別：主要在模切和極組成型

模切工序主要差異：

1）模切方式，傳統(tǒng)卷繞采用雙邊五金或者激光模切方式，模切完成后分切收卷，以卷料形式流向極組成型工序，疊片則大多采用單邊五金或者激光模切方式，模切后以片狀物料流向極組成型工序。

2）極耳間距，卷繞的模切極耳間距不等，內(nèi)圈間距小，外圈間距大，極耳的間距依據(jù)卷繞每圈的周長差進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣可以保證卷繞后的極組極耳落在同一位置，疊片的極耳則是等間距的。

3）沖切位置，卷繞會根據(jù)電芯要求在片長位置設(shè)置 Mark 定位孔，卷繞時(shí)檢測到 Mark 孔時(shí)會進(jìn)行切斷，而疊片極耳間距相同，會進(jìn)行等間距切斷。

極組成型工序主要差異：

1）極片狀態(tài)，卷繞的正負(fù)極片連續(xù)，疊片的正負(fù)極片是片狀物料。

2）極組完成判定，卷繞檢測到 Mark 孔時(shí)進(jìn)行裁斷，完成極組卷繞，疊片則按照正負(fù)極片的設(shè)定數(shù)量進(jìn)行疊片，達(dá)到設(shè)定值時(shí)完成一個(gè)電池的疊片。

3）極組形態(tài)，在層數(shù)相同條件下，疊片電池的極耳數(shù)較卷繞電池多一倍。

4）隔膜張力控制，卷繞在高速卷繞過程中隔膜會產(chǎn)生一定的張力，孔隙率會發(fā)生微小的變化，而疊片在極組成型時(shí)張力幾乎為零，孔隙率和原材料保持一致。

目前市場上主流疊片機(jī)設(shè)備路線主要有四種，分別為 Z 字型疊片機(jī)、切疊一體機(jī)、熱復(fù)合疊片機(jī)和卷繞一體機(jī)。其中，Z 字型疊片機(jī)和切疊一體機(jī)本質(zhì)上都屬于 Z 型疊片，目前在國內(nèi)應(yīng)用最廣泛。熱復(fù)合疊片機(jī)是將烘烤后的正負(fù)極片與隔膜熱復(fù)合，隨后經(jīng)輥壓，裁切成復(fù)合單元再進(jìn)行疊片，相較于 Z 字型疊片多熱復(fù)合和輥壓等工序，技術(shù)難度更高。卷疊一體機(jī)是指將正負(fù)極片裁切成單元，分別貼在隔膜上，然后用卷繞的方式，實(shí)現(xiàn)兩組正負(fù)極片相間疊放；卷疊一體機(jī)設(shè)計(jì)牽扯到國外日韓專利，例如 LG 新能源使用的是德國MANZ 制造的卷疊一體機(jī)鋰電設(shè)備。

疊片電池的優(yōu)勢：顯著提升電池能量密度和安全性

和卷繞電池相比，疊片電池具有一定優(yōu)勢：

1）更高的體積能量密度上限：在相同體積的電芯設(shè)計(jì)情況下，疊片電芯的能量密度高出約 5%左右

2）更穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和更高的安全性：不存在拐角內(nèi)應(yīng)力不均勻問題，每層膨脹力接近，因此可以保持界面平整，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，同時(shí)拐角處受力均勻，斷裂風(fēng)險(xiǎn)降低

3）更長的循環(huán)壽命：極耳數(shù)量是卷繞電池的 2 倍，內(nèi)阻相應(yīng)降低 10%以上，循環(huán)壽命比卷繞高 10%左右

4）更適合做高倍率、大尺寸和異型電池。但疊片也存在生產(chǎn)效率較低、良率較低、設(shè)備投資大、工藝難度大等劣勢，是此前制約大批量生產(chǎn)的主要因素。

疊片電池的劣勢：在于效率和工藝控制等方面

疊片工藝能更好提升電池性能，但是存在生產(chǎn)效率低、設(shè)備投資大等問題。和卷繞電池相比，疊片電池在理論上具有更高的體積能量密度上限、更穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和更長的循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)更適合生產(chǎn)高倍率電池、大尺寸電池和異型電池，但也存在生產(chǎn)效率較低、良率較低、設(shè)備投資大、工藝難度大等缺點(diǎn)。

深圳市澤誠自動化設(shè)備有限公司總結(jié)如上。

新能源鋰電池電芯疊片技術(shù)分析

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